练习册

  • 练习册
  • 试题
    精英家教网 > 高中物理 > 题目详情
    6．一个连同装备总质量为M=100kg的宇航员，在空间距离飞船s=45m处与飞船处于相对静止状态，宇航员背着一个装有m0=0.5kg氧气的贮气筒，贮气筒有一个可以使氧气以v=50m/s相对飞船的速度喷出的喷嘴，宇航员必须向着跟返回飞船方向相反的方向释放氧气，才能回到飞船，同时又必须保留一部分氧气供他在返回飞船的途中呼吸．已知宇航员呼吸的耗率为Q=2.5×10-4kg/s，不考虑喷出氧气对设备及宇航员总质量的影响，试问：瞬时喷出多少氧气，宇航员才能安全返回飞船？宇航员安全地返回飞船的最长和最短时间分别为多少？

    分析 根据宇航员和贮气筒及筒中的氧气动量守恒可知，要向宇航员返回的反方向喷出氧气才能返回飞船，设射出一次性喷出的氧气的质量m，根据题意得出宇航员及装备获得的反冲速度，再根据速度公式求出宇航员返回飞船的时间，结合一次性喷出的质量和宇航员消耗的质量之和要小于等于0.5kg求出喷出的氧气范围；
    根据题意得出此段时间内宇航员消耗的氧气和一次性喷出的氧气质量之和的表达式，根据数学知识求解宇航员安全地返回飞船的最长和最短时间．

    解答 解：
    设瞬时喷出氧气质量为m时，宇航员恰能安全返回，宇航员在释放氧气后的速度为v′，
    根据动量守恒定律可得      Mv′=mv   ①
    宇航员匀速返回飞船所需要的时间t=$\frac{s}{v′}$  ②
    贮气筒中氧气的总质量m0=m+Qt  ③
    联立①②③式得   50m2-25m+1.125=0
    解得 m1=0.05kg，m2=0.45kg
    所以瞬时喷出氧气质量满足0.05kg≤m≤0.45kg      
    由①②式得宇航员返回飞船的时间t=$\frac{Ms}{mv}$  ④
    将m1=0.05kg，m2=0.45kg代入④式，得对应的宇航员返回时间t1=1800s，t2=200s
    即宇航员安全返回飞船的最长时间为1800s，最短时间只有200s．
    答：瞬时喷出氧气质量满足0.05kg≤m≤0.45kg时，宇航员才能安全返回飞船；宇航员安全地返回飞船的最长和最短时间分别为1800s和200s．

    点评 本题考查了动量守恒定律及速度公式的灵活应用，要建立物理模型，理清思路，关键键能从题干中得出和理解有用的信息，如所带氧气质量为m=0.5kg，已知宇航员呼吸的耗氧率为m0=2.5×10-4kg/s等，难度适中．

    练习册系列答案
    年级 高中课程 年级 初中课程
    高一 高一免费课程推荐！ 初一 初一免费课程推荐！
    高二 高二免费课程推荐！ 初二 初二免费课程推荐！
    高三 高三免费课程推荐！ 初三 初三免费课程推荐！
    相关习题

    科目：高中物理 来源： 题型：多选题

    16．如图所示是在同一直线上运动的甲、乙两物体的x-t图象，下列说法中正确的是（　　）
    A．甲的启动时刻比乙早t1B．两车运动起来后甲的速度比乙大
    C．当t=t2时，两物体相遇D．当t=t3时，两物体相距x1

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：选择题

    17．2012年诺贝尔物理学奖授予法国物理学家塞尔日•阿罗什和美国物理学家戴维•瓦恩兰，以表彰他们在“发现测量和操控单个量子系统突破性实验研究方法”所做的杰出贡献．关于物理学研究方法下列叙述中正确的是（　　）
    A．伽利略在研究自由落体运动时采用了微小量放大的方法
    B．用点电荷来代替实际带电体采用了理想模型的方法
    C．在探究求合力方法的实验中使用了控制变量的方法
    D．法拉第在研究电磁感应现象时利用了理想实验的方法

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：选择题

    14．如图所示，一个小孩从粗糙的滑梯上自由滑下，在下滑过程中（　　）
    A．小孩的机械能守恒
    B．小孩的机械能减少量等于滑梯内能的增加量
    C．小孩的重力势能减少量等于小孩动能的增加量
    D．小孩的重力势能减少量等于重力对小孩做的功

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：计算题

    1．如图甲所示，一光滑的平行金属导轨ABCD竖直放置，AB，CD相距L，在A，C之间接一个阻值为R的电阻，在两导轨间的abcd矩形区域内有垂直导轨平面向里，高度为5h的有界匀强磁场，磁感应强度为B．一质量为m，电阻为r，长度也为L的导体棒放在磁场下边界ab上（与ab边重合）．现用一个竖直向上的力F拉导体棒，使它由静止开始向上运动，导体棒刚要离开磁场时恰好做匀速直线运动，导体棒与导轨始终垂直且保持良好接触，导轨电阻不计，F随导体棒与初始位置的距离x变化的情况如图乙所示，求：
    （1）导体棒离开磁场的速度大小v和导体棒两端电压U；
    （2）导体棒经过磁场的过程中，通过电阻R的电荷量；
    （3）导体棒经过磁场的过程中，电阻R上产生的焦耳热QR．

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：多选题

    1．关于直线运动，下列说法中正确的是（　　）
    A．匀速直线运动的速度是恒定的，不随时间而改变
    B．匀变速直线运动的瞬时速度随时间不改变
    C．速度随时间不断增加的运动，叫匀加速直线运动
    D．速度随着时间均匀减小的运动，通常叫做匀减速直线运动

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：选择题

    8．直角三角形导线框abc处在磁感强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里，如图所示，设ab长为L，∠abc=53°，则当线框在纸面上绕b点以角速度ω做顺时针方向匀速转动时，a、c两点的电势差Uac应为（　　）
    A．$\frac{8}{25}B{L^2}$ωB．$\frac{20}{49}B{L^2}$ωC．$\frac{272}{625}B{L^2}ω$D．$\frac{16}{25}B{L^2}ω$

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：计算题

    5．如图所示，在xOy平面内，0＜x＜2L的区域内有一方向竖直向上的匀强电场，2L＜x＜3L的区域内有一方向竖直向下的匀强电场，两电场强度大小相等．x＞3L的区域内有一方向垂直于xOy平面向外的匀强磁场．某时刻，一带正电的粒子从坐标原点以沿x轴正方向的初速度v0进入电场；之后的另一时刻，一带负电粒子以同样的初速度从坐标原点进入电场．正、负粒子从电场进入磁场时速度方向与电场和磁场边界的夹角分别为60°和30°，两粒子在磁场中分别运动半周后在某点相遇．已知两粒子的重力以及两粒子之间的相互作用都可忽略不计，两粒子带电量大小相等．求：
    （1）带正电的粒子在电场中的运动时间以及进入磁场瞬间竖直方向的速度大小．
    （2）正、负粒子的质量之比m1：m2；
    （3）两粒子相遇位置P点的x轴的坐标；
    （4）两粒子先后进入电场的时间差．

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：多选题

    6．在一阻值为R=10Ω的定值电阻中通入如图所示的交流电，则（　　）
    A．此交流电的频率为0.5 Hz
    B．此交流电的有效值约为3.5 A
    C．在2～4 s内通过该电阻的电荷量为7 C
    D．在0～2 s内电阻产生的焦耳热为25 J

    查看答案和解析>>

    同步练习册答案